Ciclos Biogeoquímicos: Carbono, Fósforo y Nitrógeno y su Impacto en los Recursos Alimenticios

Ciclo del Carbono

El ciclo del carbono se divide en dos fases:

• Ciclo biológico: mediante la fotosíntesis, el carbono es retenido, y mediante la respiración, liberado.
• Ciclo biogeoquímico: controla las transferencias de CO2 entre la biosfera y los demás subsistemas. La atmósfera y la hidrósfera lo intercambian por difusión directa.

El carbono se encuentra en la atmósfera formando tres tipos de compuestos: CO2, CO y CH4. La atmósfera y la hidrósfera intercambian CO2 por difusión directa. En la litosfera lo podemos encontrar de tres maneras diferentes: formando rocas carbonatadas, construyendo silicatos cálcicos o en forma de combustibles fósiles.

Paso del CO2 de la Atmósfera a la Litosfera

Controla la transferencia del CO2 entre la atmósfera, océanos y tierra. Es de gran duración. El CO2 atmosférico se disuelve con facilidad en agua para formar ácido carbónico, que ataca a los carbonatos y silicatos con la producción de iones y sílice disuelta. Al llegar al mar, los animales transforman nuevamente el bicarbonato y los iones de calcio en carbonato para incorporarlo a sus tejidos endurecidos. En las rocas carbonatadas, uno de los bicarbonatos formará parte del esqueleto cálcico de organismos marinos, que acabará en los sedimentos tras su muerte. El otro se transformará en CO2, volviendo a la atmósfera. No hay pérdida neta de CO2 atmosférico. Las rocas silicatadas solo pueden devolver la mitad de CO2 de lo extraído, lo que supone una pérdida neta.

Retorno de CO2 a la Atmósfera

El enterramiento de algunas rocas carbonatadas acaba produciendo una fusión parcial de dichas rocas. La conclusión final es la liberación del CO2, que escapa hacia la atmósfera durante las erupciones volcánicas.

Sumideros Fósiles

En ciertas ocasiones, la materia orgánica de la biosfera puede quedar sepultada fuera del contacto con el O2, por lo que sufre un proceso biológico de fermentación que la transformará en carbón y petróleo, que se acumulan en la geosfera.

El almacenaje litosférico de CO2, en forma de carbón y petróleo, supone una rebaja neta de sus niveles atmosféricos.

Ciclo del Fósforo

El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos, formando parte de la litosfera, y su proceso de liberación es tan lento que se considera un recurso no renovable, además de ser su principal factor limitante.

Es un elemento muy importante de las biomoléculas, que además forma parte también de estructuras rígidas, como caparazones y huesos. El fósforo está presente en un 0,2% en estructuras vegetales y 0,6% en las animales.

Los iones PO4 son liberados de las rocas fosfatadas y cenizas volcánicas, y transportados de forma insoluble hasta los lagos o mares, donde forman los mencionados almacenes sedimentarios.

El tiempo de permanencia en los ecosistemas terrestres es de 10²-10⁴ años, variando según la eficacia del sistema de almacenamiento o reciclado que tengan los organismos. En los ecosistemas acuáticos, la permanencia es de uno a diez años.

Ciclo del Nitrógeno

El nitrógeno es el componente mayoritario de la atmósfera, aunque se encuentra de forma inerte, inaccesible para la mayoría de seres vivos. Por otro lado, existen compuestos como el NH3 y los óxidos de nitrógeno, que proceden de la fijación atmosférica, emanaciones volcánicas o putrefacción. Además, hay organismos capaces de captarlo directamente de la atmósfera. Este método de captación recibe el nombre de fijación biológica y permite que el N2 atmosférico sea transformado a otras formas aprovechables por las plantas. También hay otros procesos de nitrificación llevados a cabo por las bacterias nitrificantes, que transforman el NH3 en nitratos y nitritos, asimilables por las plantas.

Recursos Alimenticios: Agrícolas, Ganaderos y Pesqueros

La agricultura y la ganadería estuvieron tradicionalmente unidas, constituyendo un sistema cerrado y altamente eficiente, que se ha convertido en abierto y gran consumidor de energía fósil.

En cuanto a la agricultura, su producción ha aumentado por la expansión de las zonas cultivadas, la conversión de la agricultura en una industria y el empleo de transgénicos (basado en la transferencia de material genético de una especie a otra con el fin de introducir en ella el gen específico de la cualidad que se quiera promover o eliminar). Actualmente, se ha llegado al límite de la producción agrícola mundial, con la consiguiente degradación del medio ambiente.